大功率半导体激光器高精度温控系统研究

为了减小温度对半导体激光器输出光波长和功率稳定性的影响,设计了由恒流模块驱动半导体制冷器,通过改变恒流模块的电流来控制半导体制冷器的制冷量,利用分段积分的比例-积分-微分控制算法,选择最优控制参量,实现大功率半导体激光器的精密温控系统。系统包括高精度测温电路、控制核心DSP F28335、半导体制冷器控制电路、人机交互及通信模块。在5℃~26℃环境下对系统进行测试,实现50W大功率半导体激光器的恒温控制,温控范围为15℃~45℃,温控精度达到0.02℃。结果表明,该系统温控范围广,控制精度高,满足大功率半导体激光器的温控要求。     

高精度激光温控系统设计

针对大功率半导体激光器精确温控较为困难的问题,提出了一种高精度温控系统的设计方法。该系统采用数字PID控制以及细分温度区间的方法,实现了精确温控。在对某大功率激光器的试验中,在高低温环境下,温控精度可以达到±2℃。试验结果表明,该系统温控精度高,加热/制冷效率高,为大功率半导体激光器的温度控制提供了一种良好的解决方案。     

半导体激光器温度控制研究

温度对半导体激光器的特性有很大的影响。为了使半导体激光器输出功率稳定,必须 对其温度进行高精度的控制。利用PID 控制网络设计了温控系统,控制精度达到±0. 01 ℃,与无PID 控制网络相比,极大的提高了系统的瞬态特性,并且试验发现采用带有温控系统的半导体激光器的输出功率稳定性比没有温控系统的输出功率得到显著改善。     

大功率半导体激光器温度控制系统的设计

光电应用领域对温度控制的精确性和稳定性有很高的要求。本文基于C8051F021单片机,改进PID控制算法,设计了大功率半导体激光器温度控制系统,解决了传统大功率半导体激光器温控系统控温时间长、精度低、稳定性差等问题。实验结果表明：其控温精度可达±0.1 ℃。     

用于干涉测量的光栅外腔半导体激光器

研制了用于光干涉测量的单稳频、窄线宽光栅外腔半导体激光器(LD)。它由出光面镀有增透膜的单管半导体激光器、光束校正准直系统、闪耀光栅、注入电流驱动系统及温度控制系统组成。闪耀光栅作为外腔光反馈元件对单管半导体激光器输出的纵模进行选择，使之工作在单纵模状态。外腔的引入还使输出光的谱线宽度得以大大压窄。注入电流驱动系统为半导体激光器提供工作电流。温度控制系统由双层温控组成。第一层用于控制单管半导体激光器管芯温度；另一层用于及时带走第一层温控产生的热量，并消除环境温度影响，使外腔温度稳定。该温控系统可使所构成激光器的温度稳定在1‰℃量级。对研制的外腔半导体激光器的特性进行测试，其输出功率恒定、模式单一稳定、谱线宽度优于1．4MHz。     

基于数字滤波的半导体激光器温控系统设计

为了使光收发模块发射光波长稳定,突破现有半导体激光器温控系统大都采用模拟器件实现的常规设计,提出了一种基于数字滤波方式的控制方案,采用数字信号处理方式,以固件形式实现了半导体激光器温度控制。通过理论分析和实验验证,取得了采用该方案的光收发模块在应用温度范围内的发射波长变化数据。结果表明,该系统性能稳定,温度控制精度达0.053℃。     

高精度半导体激光器温控系统的设计与实现

为了使半导体激光器辐射波长和发光强度的稳定性不受环境温度的影响,设计了一款高精度半导体激光器温控系统。采用AD620和LTC1864芯片设计了温度采集电路,用MAX1968和LTC1655设计了温度控制电路,而用TMS320F2812实现对整个系统的精确控制;提出了自适应模糊比例-积分-微分控制策略并完成了软件实现。在环境温度约15℃时,分别设定25℃和20℃进行试验,温度控制精度达±0.05℃。结果表明,该温控系统响应速度快、稳定性高。     

光纤半导体激光器温度智能控制系统设计与仿真

针对光纤半导体激光器温度控制装置温度调节非线性、滞后、范围较窄、精度较低的问题,设计光纤半导体激光器温度智能控制系统。采用STC89C52单片机微处理器控制温度的方法,用温度传感器DS18B20采集半导体激光器的温度传送给单片机,通过PID数字控制,控制半导体制冷器的工作。使半导体激光器的温度稳定到设定值。通过Protues仿真结果表明,设计的系统温度控制的范围较大,检测控制速度快,精度高,给现代光纤半导体激光器温度的智能控制提供一种可行方案。     

基于ARM的半导体激光精确控温系统的研制

针对传统半导体激光器冷却系统体积大、温控精度不高的特点,采用ARM9核心的S3C2410A微处理器配合单总线数字温度传感芯片DS18820,在嵌入式Linux操作系统中采用模糊自整定PID算法对半导体制冷器进行精确控制,实现对半导体激光器中冷却水的恒温控制,保证半导体激光器的稳定工作.采用软件延时的方法,解决了半导体制冷系统在加热和制冷切换过快时制冷器易碎裂的问题.该系统体积小、响应快、使用方便,具有较高的可靠性和稳定性.且可使用直流电源供电.适于车载或机载使用.试验结果验证:该系统可在室温为0～35℃的环境中实现控温范围10～30℃,控温精度±0.1℃.     

半导体激光器恒温控制器算法的实验仿真研究

半导体激光器的输出波长随着温度而变化,同时,输出功率也会随着温度和使用时间的变化而发生漂移,因此,半导体激光器的恒温控制是极其必要的.根据半导体激光器的温度控制特点,对PID和Fuzzy控制进行理论分析,将SIMULINK2.1与FuzzyLogicTool-Box有机地结合,实现了模糊自整定PID参数控制系统的计算机仿真设计.仿真结果表明,此种方法简单,易于实现.此系统还可以应用在其他小型的温控系统中.     

基于半导体激光器高精度恒温系统设计

为了在宽温环境中保证半导体激光器能够稳定地输出功率和波长,针对半导体激光器体积小、重量轻及对温度稳定性要求高等特点,在采用负温度系数热敏电阻作为温度传感器并对其输出信号进行处理的基础上,设计了基于微控制单元的半导体激光器温度控制系统,并在软件上采用了直接比例积分微分算法等方法。通过微控制单元调整输出调制信号脉宽和幅值,从而改变半导体致冷器的驱动电流的大小和方向,并进行了相应理论分析和实验验证,可知半导体激光器工作温度稳定在25℃左右,且温度稳定精度为±0.1℃。结果表明,该高精度温度控制系统在宽温环境中控制精度高、响应速率快,优于其它同类产品。     

半导体激光器的高精度温控仪

温度对半导体激光器的特性有很大的影响.在要求半导体激光器输出波长稳定的情况下,必须对其温度进行高精度的控制。本文利用高信噪比的运算放大器和普通的负温度系数温度传感器及半导体致冷器做控温元件,研制了一种用于半导体激光器温度控制的高精度温控仪,控制精度可达±0.05℃.     

基于DRV595的激光器恒温控制系统

半导体激光器的输出波长和功率随温度变化而变化,为了确保激光器工作性能,须对其进行恒温控制。采用脉冲宽度调制功率驱动器DRV595驱动半导体制冷器的方法,设计了一种双向大电流输出的高精度温度控制系统。在S域对系统进行了建模分析,搭建经典比例-积分-微分控制器,采用桥式采样电阻,纯硬件电路实现,结构简单,省掉了数字控制器的复杂软件编写。在常温试验中取得了±0.03℃的控制精度,DRV595集成脉冲宽度调制和双向MOSFET,输出电流最大为±4A。双向电流驱动半导体热电制冷器,实现了无死区控制。结果表明,脉冲宽度调制方式驱动和低输出级电阻大大降低了功率耗散。该系统工作稳定、功耗低、控制精度较高,具有实用价值。     

大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计

为了解决大功率半导体激光器的输出波长和功率的稳定性问题,设计了一套大功率激光器恒流驱动电源及温控系统。利用深度负反馈电路实现对激光器驱动电流的恒流控制,采用硬件比例-积分（Proportional-Integral,PI）温控电路结合恒流驱动,控制半导体制冷器（Thermoelectric Cooler,TEC）的工作电流,实现激光器工作温度的精确控制。所设计的驱动电源可实现输出电流0~12.5 A连续可调,同时具有电流检测、过流保护、晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic,TTL）信号调制等功能。所设计的温控系统的控制精度可达到0.05℃,同时设定温度连续可调,温度可实时监测。实验结果表明该设计能够保证稳定的电流输出和温度控制,满足大功率激光器的使用要求。     

数字式半导体激光驱动电源控制系统设计

介绍了一种单片机控制的半导体激光驱动电源控制系统。通过恒流源及光功率反馈控制半导体激光器的工作电流;采用数字式温度传感器测温,半导体制冷器作为制冷元件,对半导体激光器进行恒温控制;同时还采用了一系列的保护措施,从而实现了半导体激光器光功率稳定、可靠、准确输出。     

基于热电制冷器温控系统数学建模和参量辨识

为了实现对半导体激光器温度的高精度控制,利用热电制冷器、温度传感器与相应的散热装置,设计了一套半导体激光器温度控制的实验系统.首先采用热力学分析方法,对实验系统进行了理论分析,建立了该温控实验系统数学模型与相应的传递函数;其次,在取得了半导体激光器温度数据的条件下,根据模型参量的特点,提出了一种结合阶跃响应的实验曲线,应用非线性曲线最小二乘拟合进行模型参量的辨识;最后利用该模型参量进行了系统仿真和实验验证.结果表明,仿真曲线、拟合曲线与实验曲线结果一致,拟合的模型参量具有较高的预测精度.这些结果对优化调整温度控制实验是有帮助的.     

用于光纤测量的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源

为了实现光纤的精确快速测量, 设计了一种高稳定功率连续可调的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源。该电源采用电流串联负反馈技术组成精密恒流源驱动半导体激光二极管,恒温控制电路驱动半导体制冷器,从而保证了激光器输出功率的稳定。控制器局域网络总线电路实现激光源的功率连续可调及激光的选择,通过变速积分PID控制算法消除了积分饱和,加速系统温度的稳定。采用激光保护和软启动电路,实现半导体激光器可靠稳定运行。结果表明,半导体激光器工作在室温25℃时,温度稳定性达0.01℃,激光长期输出功率稳定度达0.018dB。相对于传统的1310nm/1550nm半导体激光光源,该光源稳定性高、稳定速度快、体积小,方便光纤在线测量。